Совсем недавно описан ген CENPF (Waters et al. ,2015) как новый ген центриолярной болезни, сопричастный цилиопатии и микроэнцефалии у человека. Двойственна роль белка кинетохора ENPF в ориентации веретена и цилиогенезе была подтверждена работами на рыбке данио модели.

A: Pedigree of family A. B: Frontal view of AII-1 at age 25 with a prosthesis of the right eye indicated by lack of dilatatory response on atropine. C: Profile of AII-1 showing a receding forehead and microcephaly. D: Eye findings in AII-2 with synechiae of the left eye and corneal clouding in the upper left region indicating attachment of the iris to the cornea. E: Pedigree of family B. F: Autopsy findings of BII-2 12 days after birth (30+4 gestational weeks): whole body in frontal and profile view. G: "Apple peel" atresia. H: Macroscopic autopsy pictures of the right and left eye in BII-2. For detailed description, see text. I: Autopsy findings of BII-3 at 22 gestational weeks showing the whole body. J: Left preaxial polydactyly and intestinal atresia with string of pearls appearance. K: Family B, histologic sections: (a) myocardial and (b) intestinal section of BII-3 with myopathic changes including hypotrophic muscular tissue with little cytoplasm, crowding of nuclei, and a substantial number of binucleated cells indicated by arrows in comparison to age-matched controls. c: Liver and (d) duodenal section of BII-2: binucleated cells are indicated by arrows.

Мы сообщили здесь о результатах секвенирования целого экзома(WES), выполненных на метериале о оригинальной семьи, описанной Стрёммом с соавторами (Str?mme et al. ,1993) (Family A) described by Str?mme et al. (1993) и дополнительными сибсами siblings (Family B), которые недавно привлекли наше внимание --Девочку с чертами, напоминающими это состояние и плод мальчика с фенотипом , подобным фенотипу при цилиопатии. В обоих семьям идентифицировано и подтверждено наличие в гетерозиготном состоянии мутаций урезания гена CENPF. Phenotypic details are summarized in Table 1. Первыми пациентами с синдромом Стрёмма были две норвежские сестры (Family A, II-1 and II-2; Fig. 1A-C), дети неродственных родителей, у которых была рвота желчью и которые после рождения быстро умерли из-за врожденной аномалии кошечника с зарашением просвета [Str?mme et al., 1993]. Обеим была сделана немедленная резекция тощей кишки, свернутой в виде кожуры чищенного яблока, и анастомоз с дистальной частью подвздошной кишки. Были отмечены микроцефалия и аномалии глаз. Проявлений в других органах не выявлено.

Table 1. Comparison of Phenotypes and Genotypes of the Affected Individuals in Family A and B and the Patients Reported in Waters et al. (2015)

Было найдено, что две мутации гена CENPF (RefSeq NM_016343.3; MIM #600235) сегрегируют с фенотипом в каждом семействе, согласуясь с гетерозиготными мутациями, образовавшими компаунд. В семье А, идентифицированы две мутации гена CENPF : нонсенс мутация в экзоне 12 (g.214814415; c.2734C>T, p.Glu912*) и мутация сдвига рамки считывания в экзоне 3 (g. 214788176-214788205; c.165_193del, p.Asn57Lysfs*11). В семье B, были идентифицированы нонсенс мутации в экзоне exon 12 (g.214813425; c.1744G>T; p.Glu582*) и в экзоне20 (g.214837072; c.9280C>T; p.3094Arg*). Все варианты были представлены в базе данных LOVD CENPF database http://www.lovd.nl/CENPF). Мутация p.Glu582* была описана у четырех плодов первоначального семейства (Waters et al.,2015) так же, как и у пациента с микроцефалией. Согласно с базой данных ExAC (http://www.exac.broadinstitute.org), три варианта нонсенс мутации соответствуют предельно низким частотам аллелей (Supp. Table S1), и ни одна не найдена в гомозиготном состоянии, соответствуя редким болезням по аналогии с частотами носителей других редких наследственных болезней. Copy-number analysis using the Affymetrix CytoScan® HD array (Affymetrix) was repeated На DNA, полученной от фибробластов у одного пациента найдена мозаичная разнохарактерная анеуплоидия [Bower et al., 2003], но не обнаружено других аномалий. Совсем недавно описан первый фенотип человека Waters et al. (2015), ассоциирующийся с мутациями гена CENPF (*600236), члена большого семейства, кодирующего центромерные белки. Было найдено, что мутации, укорачивающие ген, вызывают аутосомный летальный эффект в эмбриональном периоде с аутосомно-рецессивным наследованием, по фенотипу напоминающие цилиопатию в некровнородственных родословных. Исследовано четыре эмбриона и один неродственный пациент, проявлявший изолированно микроцефалию. Используя WES, были открыты биаллельно инактивируюшие мутации в одном и том ж гене у двух сестер с оригинально описанным синдромом Стрёмма (AII-1, AII-2) и двумя сибсами второй , несвязанно с ними родством семьи (BII-2, BII-3). Девочка BII-2 была фенотопически совместима с синдромом Стрёмма , но с летальным исходом, тогда как у эмбриона мальчика (BII-3) была атрезия кишечника и преаксиальная полидактилия. Последнее является типичным клиническим проявлением цилиопатии. При исследовании функции ресничек, показано, что белок CENPF локализуется совместно с IFT88 вдоль аксонемы реснички (Waters et al., 2015). Опыты с нокдауном у рыбок подтвердили, что ген CENPF играет важную роль в цилиогенезе и функционировании ресничек. Прежде было показано, что центромерный белок F, названный митозином, который, как показано, связан с кинетохором и митотическим веретеном, необходим для сегрегации хромосом в митозе. Он представляет собой большой белок в 350-kDa в виде двойной спирали, динамически экспрессируемый на протяжении клеточного цикла, оставаясь на низком уровне во время фазы S, но аккумулирующийся во время G2 в ядре и ядерной оболочке. После релокализации в кинетохоры в переходный период G2/M transition [Liao et al., 1995] CENPF остаётся связанным с кинетохорами до анафазы, когда он локализуется в средней зоне веретена до момента деградации последнего [Zhu et al., 1995; Gurden et al., 2010]. CENPF важен для прикрепления микротрубочек к кинетохору [Bomont et al., 2005; Laoukili et al, 2005; Yang et al., 2005]. Исчерпание белка CENPF в разных типах клеток приводит к продолжительной задержке митоза и уменьшению натяжения между кинетохорами, связанными с микротрубочками. Т.о., CENPF - это дополнительный пример функциональной связи между регуляцией клеточного цикла, цитокинезом и первичной ресничкой. Гены, вовлекаемые в процесс клеточного деления, должны, следовательно, рассматриваться как важные кандидаты в гены, проливающие свет на раннее развитие человека. Биологическая роль гена CENPF в цилиогенезе так же, как и в процессе клеточного деления объясняет его фундаментальную роль в формировании органов в период раннего эмбрионального развития. Ген CENPF специфически экспрессируется разных тканях мозга, (роговица, сетчатка, зрительный нерв и хрусталик), лицевые структуры так же, как и конечности, печень, легкие, желудок, кишечник, мочевыводящие пути и репродуктивная система во время эмбрионального развития на стадии 14.5 (эквивалентной стадии1 развития человека по Carnegie; 6 неделям беременности), и также в мейотических ооцитах у взрослых (http://www.informatics.jax.org). Спектр затронутых органов у пациентов с биаллельными вредными мутациями гена CENPF в значительной степени отражает тканевой профиль экспрессии CENPF. Наши находки подтверждают, что мутации потери функции гена CENPF, вызывают синдромальные пороки развития у человека, представляющие широкое фенотипическое разнообразие. Цилиарный фенотип погибшего эмбриона (BII-3 in this study and Family 1 described by Waters et al. (2015)) представляет тяжелый вариант спектра фенотипов. При промежуточных формах индивиды живут продолжительное время после хирургического исправления кишечной атрезии. Несиндромальная микроцефалия, по-видимому, представляет случай аномального фенотипа умеренной выраженности. [Waters et al., 2015]. Напротив, блокирование развития на эмбриональной 8 клеточной стадии преимплантационного эмбриона жвачных из-за истощения белка ENPF с резким уменьшением способности к развитию после эмбриональной активации генома [Toralov? et al., 2009] может быть рассмотрено как предельный летальный фенотип. При повторном исследовании гистологических срезов сердца и кишечника у пациентов из пары B обнаружены миопатичекие изменения, гипоплазию мышечной ткани, аномально маленькие кардиомиоциты с малым количеством цитоплазмы, и неожиданно высокое количество двуядерных клеток в сравнении контрольными индивидами того же возраста (Fig. 1K), что согласуется с находками, полученными у мутантных мышей, и описанными функциями CENPF. Фенотипическая связь с одними и теми же мутациями хорошо известна из ряда нарушений ресничек, несмотря на то, что клинические признаки имеют тенденцию перкрываться [Coppieters et al.,2010]. Интересно, что у затронутых индивидов из двух семей, описанных by Waters et al. (2015) и семьи B из этого сообщения у всех была одна и та же нонсенс мутация c.1744G>T в экзоне 12. Индивиды оригинального синдрома Стрёмма в семье A имели разные нонсенс мутации в экзоне 12. У всех индивидов мутация в экзоне 12 комбинировалась к второй c урезающей нонсенс мутацией сдвига рамки считывания или мутации сплайс-сайта в функционально соответствующих доменах гена. В семье B, вторая мутация в экзоне 20 соответствовала сигнальной области ядерной локализации, ослабляющая локализацию белка области в ядре, предотвращая связь с центомерами во время митоза. Может ли экзон 12 представлять горячую точку, нужно ещё определить, если будут идентифицированы новые пациенты. На сегодня роль миссенс мутаций в CENPF и ассоциированные с этим фенотипы остаются неизвестными. Итак, мы продемонстрировали, что укорачивающая мутация гена CENPF вызывает синдром Str?mme так же, как и при эмбриональном цилиарном фенотипе, включающем полидактилию так, что синдром Стрёмма может быть рассмотрен как проявление цилиопатии. Фундаментальная роль гена CENPF в клеточном делении и эмбриональном развитии органов, зависит, по-видимому, от ресничек, и объясняет широкое разнообразие сопутствующих клинических фенотипов. Ключевой клинический признак для будущего пренатального или постнатального распознавания нарушений, относящихся к CENPF, может быть наличие дуоденальной или другой атрезии кишечника.